Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
Наконец еще одна область, где отсутствие подходящего изолирующего материала болезненно давало себя 'чувствовать, — это область высоких температур. Большинство существующих изоляторов плохо выдерживает повышение температуры, сильно снижая свои изолирующие качества. Разнообразные керамические массы (среди которых фарфор играет едва ли не первую роль), применяющиеся в качестве изоляторов при высоких температурах (например в виде остовов реостатных печей), совершенно не выдерживают резких температурных колебаний, причиняя этим массу хлопот.
Резюмируя, можно сказать, что несовершенство обычно применяемых изоляционных материалов наиболее сильно отзывается наследующих трех областях использования электрической энергии:
1) в технике высоких напряжений;
2) в технике высоких частрт;
3) в технике высоких температур.
1С»-
Основным же недостатком существующих изоляторов, мешаю->щим их рациональному использованию в указанных областях, является отсутствие нужных комплексов электрических, механических и термических свойств.
Появление нового изолирующего материала — кварцевого стекла— привлекло к себе всеобщее внимание именно потому, что плавленый ;кварц по своим свойствам как раз заполняет пробел среди других
изоляционных материалов. Высокая электрическая прочность, ничтожные диэлектрические потери, прекрасные механические | юЧ >^>чр качества, полная нечувствительность к рез-
ким колебаниям температуры, сохранение изолирующих свойств даже при очень высоких температурах, полная неизменяемость на воздухе—таковы ценные свойства кварцевых изоляторов, свойства, часто отсутствующие у изоляторов других типов.
В главе о физических свойствах кварцевого стекла мы говорили подробно о всех
_ этих особенностях плавленого кремнезема.
гёо зос 500 700 900 иоо Нам остается теперь только сделать неко-г&мпература ТОрое сопоставление кварцевого стекла и Рис. 92. Температурная за- других изолирующих веществ С точки зре-^^^""Э^ ния их практического применения в элек-стекла, стекла обыкновенно- тротехническои промышленности. Рис. 92 го и фарфора. дает зависимость электрической проводимо-
сти кварцевого стекла, стекла обыкновенного и фарфора от температуры. По оси ординат отложены логарифмы проводимости и по оси абсцисс — температура. Приведенные кривые достаточно наглядно показывают преимущества кварцевого стекла. Так, например, при температуре в 900° плавленый кварц имеет проводимость, равную б - Ю-8. В случае фарфора эта величина проводимости достигается уже при 450°, а для обыкновенного стекла при 200°. Таким образом температурная область использования изолирующих свойств кварцевого стекла значительно шире, чем у других .материалов.
ТАБЛИЦА 53
Пробивные напряжения для различных изоляторов кУ/сж
а ю"
I >о" I -о'5
1
¦ {рчрфсур
ь8арцвво?
г / Ґ ____стеМаа
. 1 М , 1 , і— •' ¦'''... і. і ¦.
Вещество Пробивное
напряжение
Прозрачное кварцевое стекло..... 350—400
150—200
100—120
100
10.
120
Табл. 53 характеризует пробивные напряжения различных изолирующих веществ. Мы видим, что хотя непрозрачное кварцевое, стекло обнаруживает меньшую прочность, чем стекло прозрачное, оно все
;170
же превосходит другие материалы. Заслуживает внимания, что ксар-цевое стекло обнаруживает достаточную крепость на пробой даже при температурах красного каления. Так, при температуре 500° пробивное напряжение прозрачного кварцевого стекла равно 40—50 \_Vjcm, а непрозрачного 20—30 кУ/см. Если принять во внимание, что при этих температурах механические свойства кварцевого стекла не обнаруживают еще склонности к ухудшению и что для него вполне допустимы резкие изменения температуры, то те преимущества, которые он представляет по сравнению с другими изолирующими материалами, станут вполне очевидны.
Следующей особенностью кварцевого стекла, весьма важной при его эксплоатации в качестве высоковольтных и высокочастотных изоляторов, является отсутствие гигроскопичности.
Мы уже отмечали, что кварцевое стекло благодаря ничтожным диэлектрическим потерям является незаменимым материалом в технике высоких частот. Изолирующий материал тем более совершенен, чем меньшие потери электрической энергии приходятся на его счет. Рассмотрим например конденсатор, включенный в контур высокой частоты. В случае плохого диэлектрика такой конденсатор может поглощать значительное количество энергии контура, превращая ее бесполезно в теплоту. Чем сильнее ток, проходящий через конденсатор, тем большие потери будут иметь место, причем эти потери увеличиваются до известных пределов пропорционально квадрату силы тока
здесь \У — теряемая в конденсаторе энергия, г — сила тока и 13 — коэ-фициент пропорциональности, играющий роль сопротивления. Изолятор тем хуже, чем большее сопротивление оказывает он прохожде! и:о тока высокой частоты. Таким образом о совершенстве того или иного изолирующего материала можно судить на основании коэфициента /?. Табл. 54 дает значения коэфициента /? для кубика с гранями, равными
ТАБЛИЦА 54
Диэлектрические потери различных изолирующих материалов (Мевпу—1922)
